煤粉加壓氣化工藝2011-9-6

煤粉加壓氣化工藝——濮陽龍宇化工目錄總工藝圖磨煤與干燥系統(tǒng)粉煤加壓氣化渣水處理系統(tǒng)總工藝圖磨煤與干燥系統(tǒng)工藝原理工藝流程主要設備磨煤與干燥系統(tǒng)——工藝原理輥式磨煤機磨煤，熱風爐干燥的工藝方案。設計特點：從安全和干燥的角度：要求惰性環(huán)境和微負壓條件（對于煤粉來說氧含量小于8%）；最小的能量損失：使用循環(huán)氣進行固體輸送和干燥。原料煤→磨煤機→干燥（惰性氣體）→旋風分離器→大顆粒回磨；煤粉→袋式過濾器→煤加壓及給料系統(tǒng)干燥粉煤的熱量由天然氣或馳放氣在惰性氣體發(fā)生器中燃燒產生的熱量來提供。磨煤與干燥系統(tǒng)——工藝流程原料煤磨煤機稱重給料機氣體發(fā)生器惰性氣體（150～300℃）粉煤袋式分離器大顆粒粉煤天然氣（開車時用）馳放氣100～110℃排矸孔雜質粉煤儲倉粉煤旋轉下料閥、粉煤振動篩、粉煤螺旋輸送機粉煤給料罐煤粉鎖斗循環(huán)氣磨煤與干燥系統(tǒng)——工藝流程進入粉煤袋式分離器的煤/氣混合物，固體濃度為460mg/Nm3，由于風速突降，約有70%的煤粉自然沉降落入分離器底部收料斗，經過折流板后，剩余的30%的煤粉中有約60%會再次沉降下來，實際上只有12%的煤粉進入煤粉袋式分離器過濾。經過濾后的熱分中固體含量低于10mg/Nm3，被循環(huán)風機抽出，80%循環(huán)利用，20%排放到大氣中移走氣體中的水分。循環(huán)熱風在進入惰性氣體發(fā)生器前與稀釋風機補充的部分新鮮空氣一起混合后進入惰性氣體發(fā)生器的燃燒室和混合室。袋式分離器底部收集的粉煤通過粉煤旋轉下料閥、粉煤振動篩、粉煤螺旋輸送機的輸送進入粉煤貯倉。為避免煤粉發(fā)生自然和爆炸現(xiàn)象，所有的輸送都是在氮氣的保護下進行的。粉煤袋式分離器采用長袋高效低壓脈沖方式進行煤粉收集。當運行一段時間后，濾袋內外壓差增大，反吹程序會自動運行進行吹灰（也可采取定時清灰），反吹氣源為低壓氮氣。磨煤與干燥系統(tǒng)——主要設備磨煤機磨煤與干燥系統(tǒng)——主要設備磨煤與干燥系統(tǒng)——主要設備氧閥煤粉切斷閥粉煤換向閥粉煤調節(jié)閥磨煤與干燥系統(tǒng)——主要設備粉煤袋式過濾器粉煤加壓氣化工藝原理工藝流程氧氣系統(tǒng)粉煤進料系統(tǒng)氣化系統(tǒng)氣化汽水系統(tǒng)排渣系統(tǒng)合成氣洗滌系統(tǒng)主要設備粉煤加壓氣化——工藝原理以干粉煤為原料，中壓過熱蒸汽和純度99.6%的O2為氣化劑，在氣化爐內發(fā)生氧化還原反應，生成CO+H2為主要組分的合成氣。合成氣出氣化爐經文丘里洗滌器濕潤洗滌進入洗滌塔底部進一步洗滌冷卻，出系統(tǒng)的合成氣溫度大約為204～210℃、固體含量<10mg/Nm3。氣化爐水冷壁產生5.4MPa、271℃的飽和蒸汽。氣化反應是一個復雜的物理化學過程，不僅與氣化的溫度、壓力、停留時間有關，而且還受進料組分的溫度、濃度及理化特性影響（例如煤的粒度、活性、灰熔點及粘性等因素），因此可以說氣化反應是一個由眾多因素、不同條件相互制約和共同作用的結果。煤粉加壓氣化——工藝流程該單元是HT-L加壓粉煤氣化的工藝核心。包括：氧氣系統(tǒng)、粉煤進料系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、氣化汽水系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、合成氣洗滌系統(tǒng)。氧氣系統(tǒng)：來自空分單元的氧氣（約25℃、5.0MPa）進入氧氣緩沖罐，經氧氣預熱器加熱（主要是避免氧氣和蒸汽混合后蒸汽發(fā)生冷凝）至180℃后與蒸汽電加熱器來的中壓過熱蒸汽（約420℃、4.8MPa）在氧氣/蒸汽混合器混合后作為氣化劑，經燒嘴的氧氣/蒸汽管道送入氣化爐。在開車點火及氣化爐預熱階段，通過氧氣升溫管線將常溫氧氣送至燒嘴，進行點火及對氣化爐進行升溫預熱。煤粉加壓氣化——工藝流程煤粉加壓氣化——工藝流程粉煤進料系統(tǒng)來自粉煤給料罐的粉煤用高壓CO2（開車時用氮氣）通過三條粉煤輸送管線采用密相輸送方式，送入氣化爐燒嘴的三個粉煤通道。粉煤的流量通過粉煤管線上的溫度、壓力、懸浮密度和測量儀表以及特殊的粉煤流量調節(jié)閥進行控制。煤粉加壓氣化——工藝流程氣化系統(tǒng)：加壓后的粉煤經高壓CO2氣體輸送到煤燒嘴，與氧氣、蒸汽一同通過燒嘴被噴入氣化爐的反應室，在高溫、高壓下瞬間發(fā)生反應（爐內溫度可達1500℃甚至更高），生成的合成氣由上至下通過下降管進入氣化爐的激冷室。燒嘴是通過在其水夾套內通入冷卻水來進行超溫保護的，水在水夾套中連續(xù)循環(huán)流動，使燒嘴溫度穩(wěn)定。開工時，使用點火、開工氧氣管線和點火。開工燃料氣系統(tǒng)對氣化爐進行點火及升溫，在升溫階段開工引射器利用蒸汽在氣化爐中形成部分真空，將煙氣通過吸引器消音器排向大氣。氣化系統(tǒng)：氣化爐由上部的水冷壁輻射燃燒反應室和下部的激冷室組成。在氣化爐的反應室內，在1550℃和4.0MPa條件下發(fā)生氣化反應。反應室為表面覆蓋耐火材料的盤管式水冷壁結構，在水冷壁和氣化爐壓力容器之間的環(huán)隙連續(xù)通入保護氣（高壓二氧化碳），氣化爐承壓外殼的溫度保持在大約200℃的左右。粗合成氣的主要成分是水、氫氣和一氧化碳，少量的其他組分（包括二氧化碳、氯化氫、硫化物、氮、氬和甲烷）以及液態(tài)爐渣和細固體顆粒。這些物質離開反應室向下經過均布急冷水的激冷環(huán)后沿下降管進入激冷室水浴，渣在水中固化并沉到氣化爐底部；合成氣通過和水的直接接觸，其中攜帶的大多數(shù)顆粒被洗滌進入到水里，同時粗合成氣也被冷卻、飽和。冷卻后的合成氣向上通過下降管周圍周圍的環(huán)形空間離開氣化爐。激冷室中得激冷水含有少量的固體，在液位控制下連續(xù)排出送到渣及灰水處理系統(tǒng)的高壓閃蒸罐對熱量進行回收，并對水系統(tǒng)的固體含量進行控制。煤粉加壓氣化——工藝流程氣化爐煤粉加壓氣化——工藝流程氣化汽水系統(tǒng)：為了保護氣化爐壓力容器及水冷壁盤管，水冷壁盤管內通過汽包循環(huán)水泵維持強制的水循環(huán)。管內流動的水吸收爐內燃燒的熱量，部分氣化，在汽包內進行汽液分離后產出5.4MPa的飽和蒸汽，一部分經電加熱器過熱后送至氧氣/蒸汽混合器與氧氣混合作為氣化劑進入燒嘴，剩余部分送至場內蒸汽管網(wǎng)。煤粉加壓氣化——工藝流程排渣系統(tǒng)：排渣系統(tǒng)的目的和作用就是將氣化爐產生的高溫熔融的灰渣，在激冷室水中激冷啐化后形成的細渣，經過鎖斗系統(tǒng)降壓操作將細渣排出系統(tǒng)的過程。在氣化爐底部的激冷室中收集的粗渣被破渣機破碎，然后通過渣鎖斗系統(tǒng)排至撈渣機。為了確保順利排渣，在氣化爐激冷室和渣鎖斗之間設有一臺鎖斗循環(huán)泵，使渣水在渣鎖斗和氣化爐激冷室之間進行循環(huán)。在渣鎖斗與氣化爐激冷室聯(lián)通后，經過一段預定的時間，一般為30分鐘后，鎖斗卸料程序將會啟動。來自灰水槽的灰水由低壓灰水泵加壓后經渣鎖斗沖洗水冷卻器冷卻后送入渣鎖斗沖洗水罐以作為鎖斗的沖洗水。由于激冷水和合成氣接觸，所以微量的合成氣成分被水吸收，所以在渣池附近會聞到少量的酸性氣味。煤粉加壓氣化——工藝流程附：鎖斗卸料程序：首先關閉鎖斗進口閥，將鎖斗泵循環(huán)閥門打開，再將鎖斗循環(huán)泵進口閥關閉，然后通過鎖斗泄壓閥對鎖斗進行泄壓。泄壓后，打開鎖斗出口閥，將渣和水送入撈渣機，卸料過程約2分鐘。在渣鎖斗卸料過程中，通過鎖斗沖洗水罐對鎖斗進行沖洗，保證在卸料過程中鎖斗始終充滿水。經過預先設定的時間或者在鎖斗沖洗水罐達到低液位后，鎖斗出口閥門關閉。當鎖斗出口高水位開關被激活后，鎖斗沖洗水罐出口閥關閉，鎖斗沖洗水罐開始再次補充來自水回收部分的灰水。鎖斗利用高壓灰水進行加壓，當鎖斗和氣化爐之間的壓差小于設定值0.18Mpa時，鎖斗進口閥打開。與此同時，從鎖斗通向鎖斗循環(huán)泵進口閥打開，而鎖斗循環(huán)泵的循環(huán)閥關閉?？偟男读涎h(huán)過程（降壓、卸料、再次注水、加壓）時間大約為30分鐘。煤粉加壓氣化——工藝流程合成氣洗滌系統(tǒng)：由變換單元送來的工藝凝液一部分進入洗滌塔的塔盤，另一部分進入到塔釜，在開工時由鍋爐水代替工藝凝液。為了降低洗滌塔底水中的固體濃度及微量組分富集，洗滌塔底底部部分的水和固體在流量控制下被排放到黑水閃蒸系統(tǒng)。同時為了補充由合成氣帶走的水及洗滌塔、氣化爐排出的水，由洗滌塔給料泵送來的工藝水補充到洗滌塔塔釜中。從合成氣洗滌塔出來的激冷水經激冷水泵送至氣化爐的激冷環(huán)及文丘里洗滌器。洗滌系統(tǒng)是將氣化爐激冷室過來的合成氣進一步洗滌和冷卻，除去細灰以及合成氣中較易溶于水的酸性氣體，以達到氣體進一步清潔的目的。從氣化爐來的合成氣進入文丘里洗滌器，氣體中的固體被完全浸濕后進入合成氣洗滌塔，向下經洗滌塔內的下降管進入洗滌塔底直接沖擊液面，大部分夾帶的固體從氣體中除去。合成氣通過下降管周圍的環(huán)形空間向上經位于洗滌塔上部的兩道噴淋塔盤，與來自變換單元的工藝冷凝液通過逆流接觸洗去其中的固體顆粒，在經除沫器進行汽液分離后，基本上不含固體顆粒的合成氣（固體含量<10mg/Nm3）離開洗滌塔送至變換單元。粉煤加壓氣化——主要設備合成氣洗滌塔文丘里除塵洗滌器粉煤加壓氣化——主要設備氣化爐組合式氣化噴嘴結構粉煤加壓氣化——主要設備破渣機冷卻水過濾器渣鎖斗渣水處理系統(tǒng)工藝原理工藝流程描述主要設備運行情況概要渣水處理系統(tǒng)——工藝原理來自洗滌塔和氣化爐的黑水經過二級閃蒸：高壓閃蒸和真空閃蒸。高壓閃蒸產生0.5MPa，159℃的蒸氣；真空閃蒸出的氣體放空。閃蒸后的黑水排入沉降槽中沉降，細灰經真空帶式過濾工藝回收灰水中的固體（含碳約25%），經初步處理后的灰水大部分經除氧器除氧后返回氣化系統(tǒng)循環(huán)使用，一小部分送至少廠內污水處理廠進行進一步的處理。過濾后的濾餅可與進氣化爐的粉煤進行摻燒，從而實現(xiàn)了煤的最大限度的利用。鎖斗送出的渣水經鏈式撈渣機脫水后的渣運至中間渣場，分離出的灰水用渣池泵送至真空閃蒸罐。渣水處理系統(tǒng)——工藝流程描述黑水閃蒸系統(tǒng)灰渣水處理系統(tǒng)細渣過濾系統(tǒng)脫鹽水除氧系統(tǒng)運行情況概要渣水處理系統(tǒng)——黑水閃蒸系統(tǒng)黑水（來自氣化爐激冷室（約212℃）和洗滌塔（約208℃）），經減壓后進入高壓閃蒸罐，由壓力控制器控制高壓閃蒸分離罐頂出口管線上的壓力閥的開度，使高壓蒸蒸罐在0.5MPaG壓力下操作，在此壓力下，大量的水蒸汽和部分可溶性氣體從黑水中釋放出來。從高壓閃蒸罐頂部出來的混合閃蒸汽（約157℃）進入高壓閃蒸分離罐，分離出的閃蒸蒸汽去除氧器，分離罐底部的冷凝液自流入除氧器。高壓閃蒸罐底部的黑水溫度約157℃進入真空閃蒸罐，在-0.053MPa（A）下進一步被閃蒸，殘留的黑水約82℃送至沉降槽中。真空閃蒸罐頂部出口氣體，順管線流經真空閃蒸罐頂冷凝器，大部分的水蒸汽被冷凝下來，然后進入真空閃蒸分離罐。真空閃蒸氣在真閃分離罐分離下來的液體流入灰水槽，從真空閃蒸分離罐頂部出來的氣體由管線入真空泵進口。閃蒸罐所需的真空度，是由水環(huán)式真空泵提供的，新鮮水與氣體一起由真空泵入口吸入，并從出口排至真空泵分離罐中進行氣液分離。為了防止泵內水溫過高，并補充水的損失，新鮮水需由管線連續(xù)補入真空泵。真空泵分離罐頂部氣體放空，真空閃蒸罐的真空度由放空管氣體回流管線上的閥來調節(jié)。渣水處理系統(tǒng)——灰渣水處理系統(tǒng)從真空閃蒸罐來的黑水（含固量約1%）、開工階段由渣池來的黑水以及由后續(xù)的真空帶式過濾機分離出的濾液都進入沉降槽進行重力深降固液分離。沉降槽中加入絮凝劑，且安裝刮泥機把沉降下來的固體送到沉降槽底流泵送至真空帶式過濾機進行過濾，過濾機濾出的濾餅用汽車送往廠外，濾液經濾液池由濾液泵輸送返回沉降槽。從沉降槽頂部溢流出來的較干凈的灰水自流進入灰水槽?；宜奘钦麄€氣化裝置水系統(tǒng)的緩沖罐，灰水罐回收的灰水由低壓灰水泵送出，一小部分經廢水冷卻器冷卻后送至污水處理廠，以維持整個氣化工藝水系統(tǒng)的微量組分及固體含量的穩(wěn)定；其余的一部分作為鎖斗沖洗水送至鎖斗沖洗水冷卻器冷卻后進入鎖斗沖洗水罐，做渣鎖斗泄壓管線沖洗水用；一部分送入除氧器循環(huán)使用。為了避免在洗滌塔及氣化爐激冷室發(fā)生氧腐蝕，系統(tǒng)中設置了旋膜除氧器來除去進入洗滌塔及氣化爐的水中的微量溶解氧氣，除氧器的灰水由洗滌塔給料泵加壓，送到合成氣洗滌塔?；宜奕肟谔幓虻蛪夯覊m水泵的入口加入分散劑以防止結垢。除了來自低壓灰水泵的灰水進入除氧器進行處理外，為了補充系統(tǒng)損失的水，還要向除氧器補充部分脫鹽水。經過脫氧處理的水由洗滌塔給料泵送至洗滌塔的塔釜。渣水處理系統(tǒng)——細渣過濾